Основные направления деятельности научных отделов учреждений, осуществляющих управление ООПТ федерального значения:

-Инвентаризация природных комплексов и объектов, памятников культуры. 
Это основная деятельность в первые годы после образования ООПТ. Составляются подробные списки зарегистрированной на территории ООПТ биоты, описываются типичные и редкие природные комплексы, особо ценные природные объекты, памятники культуры. Самой трудоемкой частью работы является, конечно, инвентаризация видов живых организмов. Даже спустя многие десятилетия существования ООПТ это направление остается актуальным. Ведь на территории ООПТ обитают тысячи организмов, под влиянием разных факторов меняются условия обитания, а значит, могу появиться новые жители заповедной территории.   

- Ведение экологического мониторинга. 
Это комплексная работа, результаты которой ежегодно оформляются в виде книги Летописи природы. Традиционно в ней содержатся разделы с описанием климатических характеристик ООПТ, изменений в рельефе, фенологических наблюдений, данные о численности отдельных видов и групп организмов, сведения по биологии и экологии редких и основных фоновых видов. Приводится информация о проведенных на территории научных исследованиях. Летопись природы российских заповедников уникальна, не имеет аналогов в мире. Ряды наблюдений, полученные за время деятельности старейших заповедников, охватывают временной период почти в сто лет. 
 
- Изучение биологических и экологических особенностей редких и наиболее значимых фоновых видов.
Исследования, проводимые на ООПТ, нередко становятся единственным достоверным источником знаний о тех или иных видах, в первую очередь редких. Без них невозможно определить, какие меры нужно предпринять, чтобы сохранить виды, не дать им исчезнуть. На основе полученных знаний разрабатываются и стратегические документы по сохранению видов.

- Изучение влияния различных процессов и факторов на состояние природных комплексов и объектов.
Это направление включает большой блок исследований. Как влияют на состояние природных систем изменения климата, пожары, рекреационные нагрузки, соседство с промышленными предприятиями и т.д. Какие меры необходимо предпринять для адаптации к климатическим изменениям, как предотвратить или снизить ущерб от антропогенного воздействия, восстановить нарушенные экосистемы – все эти вопросы – предмет изучения научных отделов ООПТ.

- Разработка методов искусственного разведения, реинтродукции редких видов фауны, восстановления популяций исчезающих и находящихся под угрозой видов флоры и фауны.
На территории некоторых российских ООПТ существуют питомники по разведению редких видов животных: зубра, редких видов журавлей, леопарда. Осуществляются программы реинтродукции (возвращения в природу) исчезнувших видов. Так, благодаря мерам по искусственному разведению и реинтродукции на базе ООПТ успешно восстанавливается популяция европейского зубра. Результатом реинтродукции стало возвращение в фауну России после более, чем векового отсутствия, лошади Пржевальского. Уникален в масштабах страны пример восстановления популяции полностью исчезнувшего в стране монгольского дзерена. Ведутся работы по восстановлению популяции переднеазиатского леопарда на Кавказе.

- Содействие рациональному природопользованию. 
Это направление не так давно появилось среди тем научных исследований на ООПТ, однако с каждым годом получает все большее и большее значение. Какова предельно допустимая пастбищная или рекреационная нагрузка на природные системы? Как можно снизить ущерб посевам от потрав миграционными скоплениями птиц? Что нужно предпринять, чтобы снизить гибель птиц на линиях электропередач или в ветрогенераторах? Эти и многие подобные темы - также в поле зрения заповедных ученых.

- Международное сотрудничество по сохранению биологического и ландшафтного разнообразия, культурного наследия.
Многие российские ООПТ имеют международные статусы в соответствии с различными конвенциями и программами в области охраны окружающей среды: конвенцией об охране Всемирного культурного и природного наследия, конвенцией о водно-болотных угодьях международного значения, программой ЮНЕСКО «Человек и биосфера»; входят в состав трансграничных ООПТ. В состав существующих в стране 11 объектов Всемирного природного наследия и 1 объекта Всемирного культурного наследия  входят  24 ООПТ федерального значения, в состав 45 биосферных резерватов ЮНЕСКО  - 48 ООПТ федерального значения, в состав 35 водно-болотных угодий международного значения (Рамсарские угодья) – 29 ООПТ федерального значения, в состав 6 трансграничных ООПТ – 8 ООПТ федерального значения. Наличие международного статуса накладывает дополнительные обязанности, в том числе и в области научных исследований. Как правило, это - тоже одна из задач научных отделов ООПТ. 

- Содействие природоохранной и эколого-просветительской деятельности.
Полученные в ходе научных работ результаты дают необходимую основу для организации природоохранной и эколого-просветительской деятельности на ООПТ. Подготовка и проведение лекций и презентаций (как для местного населения и посетителей, так и для сотрудников самой ООПТ), листовок, буклетов, научно-популярных книг, проектирование экологических маршрутов и их информационное наполнение, планирование и осуществление биотехнических мероприятий и многое другое не обходятся без участия научных сотрудников. 

Отдельным направлением работы научных отделов ООПТ является содействие в подготовке научных кадров и специалистов в области охраны окружающей среды.
На особо охраняемых природных территориях под руководством или под кураторством научных сотрудников проходят практику студенты профильных специальностей высших и средних учебных заведений, воспитанники кружков юных натуралистов, туристов, лесников, подготавливаются диссертации и выпускные квалификационные работы. 

Ежегодно сотрудниками ООПТ издаются сотни научных публикаций, рекомендаций и пособий по результатам выполненных работ. На базе ООПТ или с участием сотрудников научных отделов проводятся десятки конференций и семинаров. Многие научные исследования осуществляются в сотрудничестве с научно-исследовательскими учреждениями РАН и высшими учебными заведениями.